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CN101915298B - 通过内燃机皮带传动机构驱动发电机的装置 - Google Patents

通过内燃机皮带传动机构驱动发电机的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过内燃机皮带传动机构驱动发电机的装置，用于连接发电机和内燃机皮带传动机构，包括以能相对于安置在轴(3)上的轮毂(2)扭转的方式引导的皮带轮(1)，其中，设置在皮带轮(1)与轮毂(2)之间的至少一个弹簧元件将皮带轮(1)和轮毂(2)弹性地相互连接，以传递转动运动，并且在此在皮带轮(1)与轮毂(2)之间的相对扭转相应于起作用的扭转刚度来实现，其中，另外，将至少一个弹簧元件关于皮带轮(1)和/或轮毂(2)以限定的运动余隙(s)来安置，以便允许在第一区域(I)内通过运动余隙(s)以低扭转刚度进行所述相对扭转，而在第二区域(II)内能够通过至少一个弹簧元件产生高扭转刚度。

Description

通过内燃机皮带传动机构驱动发电机的装置
技术领域
本发明涉及一种用于连接发电机和内燃机皮带传动机构的装置，所述装置包括皮带轮，所述皮带轮以能相对于安置在轴上的轮毂扭转的方式引导，其中，设置在所述皮带轮与所述轮毂之间的至少一个弹簧元件将所述皮带轮和所述轮毂弹性地相互连接以传递转动运动，并且在此在所述皮带轮与轮毂之间的相对扭转相应于起作用的扭转刚度来实现。
背景技术
为了给机动车的整车电源供电，通常将发电机设在内燃机区域内，发电机通过皮带传动机构与内燃机曲轴连接，由此在内燃机运行时转动。在此通过这种转动产生为运行用电设备和为起动电池(Startbatterie)充电所需的电流。
然而，内燃机的特征性的转动不均匀性会导致将力和谐振引入皮带传动机构，这在与辅助机组刚性连接情况下会导致在其驱动装置内出现强烈振动。为了避免这种效应，因而通常在皮带传动机构与相应机组之间设置一些装置，以便实现与内燃机曲轴的去耦。
现有技术
由DE 10 2006 057 793 A1公开了用于借助皮带传动机构将例如发电机这样的辅助机组与曲轴连接的装置。这种装置包括皮带轮，皮带轮以能通过轴承相对轮毂扭转的方式引导，轮毂安置在辅助机组的轴上。为了实现将皮带传动机构的转动运动从皮带轮传递至轮毂，并同时补偿从内燃机引入皮带传动机构的转动不均匀性，在皮带轮与轮毂之间设有三个弹簧元件，这三个弹簧元件将皮带轮和轮毂弹性地相互连接，并且允许在两个元件之间的、相应于起作用的扭转刚度的相对扭转。
但是，这种现有技术装置的缺点在于，通过在皮带轮与轮毂之间设置弹簧元件限定了仅一个恒定的扭转刚度。但是在皮带驱动的发电机中期待的是，在发电机负荷较小的情况下应用扭转刚度尽量低的装置，以便极大程度地使得发电机与皮带传动机构去耦。而在基于较高电流耗用(Stromabnahme)的高发电机负荷情况下，低扭转刚度使得：皮带轮和轮毂基于由发电机内的电流耗用产生的反力矩而非常大幅度地彼此相对扭转。为了再次避免这种情况并且将该装置的工作区域保持得很小，因此在发电机负荷较大的情况下力求达到高扭转刚度。因此通常地，在用于连接发电机和内燃机皮带传动机构的现有技术装置中，需要在低扭转刚度与较高扭转刚度之间找到一种折衷解决方案。
发明内容
因而本发明的任务在于提供这样的装置，其中，在低发电机负荷的情况下能够表现出低扭转刚度，而在相应高的发电机负荷的情况下能够表现出足够高的扭转刚度。
该任务从权利要求1前序部分出发结合权利要求1的标志特征来解决。随后的从属权利要求分别表述了本发明的各有利改进方案。
本发明包括下列技术教导，即，设置在皮带轮与轮毂之间的至少一个弹簧元件关于皮带轮和/或轮毂以限定的运动余隙来安置。由此，允许在第一区域内通过所述运动余隙以低的、起作用的扭转刚度进行皮带轮与轮毂之间的相对扭转，而在第二区域内能够通过所述至少一个弹簧元件产生高扭转刚度。因而借助所述至少一个弹簧元件的运动余隙能够以简单的方式和方法在第一区域内产生低的、合成的扭转刚度。反之在第二区域内通过至少一个弹簧元件完全起作用的扭转刚度在高发电机负荷的情况下，阻止皮带轮与轮毂之间的非常大幅度的相对扭转。与之相应地，通过限定运动余隙，形成了扭转刚度的第一区域和第二区域，并且取消了折衷方案。此外，通过运动余隙实现了所述至少一个弹簧元件的较为简单的装配，这是因为弹簧元件不必再预紧地装入。另一优点在于，通过所述装置的这种构造方案能够降低该装置的自谐振转速(Eigenresonanzdrehzahl)，这在经过该转速时也导致系统的振动动力下降。
相应于本发明一个实施方式地，从中间位置开始，扭转刚度的第一区域和第二区域针对两个转动方向而言分别对称地设置。这种方式的优点在于，由此在两个转动方向上在皮带轮与轮毂之间首先出现低扭转刚度，并且因而能够获得良好的去耦，而由于随后紧跟着的高扭转刚度阻止了过大的相对扭转，以及阻止了朝向机械的末端止挡的不断游移。
在本发明改进方案中，从中间位置开始的相对扭转仅在一个转动方向上是可行的。由此有利的是，即使在起动发电机的应用中，也能够应用根据本发明的装置。在通过起动发电机起动时，扭矩从轮毂直接通过机械的末端止挡传递至皮带轮。在这种情况下，不必首先越过运动余隙(überbrücken)，否则这可能会导致起动发电机轴的高动能，并且最终可能导致猛烈地撞向机械的末端止挡。
根据本发明的有利改进方案，所述至少一个弹簧元件以至少一个弧形弹簧(Bogenfeder)的方式来构造，将所述弧形弹簧放置在皮带轮与轮毂之间的通道内。通过应用弧形弹簧能够以紧凑的方式和方法构造皮带轮与轮毂的弹性连接。
在本发明改进方案中，用于接纳至少一个弧形弹簧而设置在皮带轮与轮毂之间的通道在径向上是分开的。这种方式的优点在于，所述装置由此能够在轴向更为紧凑地构造。
附图说明
下面，共同地借助结合附图对本发明优选实施方式的说明来对改善本发明的其它措施进行详细说明。
其中：
图1示出根据本发明的装置在皮带轮与轮毂之间的区域的示意剖面图；
图2示出如下的曲线图，该曲线图描绘了在图1中所示装置的扭转刚度特征曲线；以及
图3示出如下的曲线图，该曲线图示出根据本发明装置的另一构造可能性的扭转刚度特征曲线。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的装置的示意性剖面图，所述装置用于连接发电机与内燃机的皮带传动机构。在该装置中，皮带轮1以能相对于轮毂2扭转的方式来引导，轮毂2安置在发电机的轴3上。在此，皮带轮1被以对于专业人士已知的方式和方法构造，并且通过这里未示出的皮带与内燃机曲轴保持连接。在内燃机运行时，皮带轮1通过皮带传动机构而处于扭转中，并且皮带轮1将这种转动运动间接地传递至轮毂2，由此通过轴3来驱动发电机。为了实现将转动运动从皮带轮1传递至轮毂2并同时避免将转动不均匀性引入发电机驱动装置，在皮带轮1与轮毂2之间并且在通过皮带轮1和轮毂2限定的且在径向上分开的通道4a-4c内放置有弧形弹簧5a-5c。在此对专业人士而言显而易见的是，通道4a-4c同样很好地也能在轴向上分开地构造。借助于弧形弹簧5a-5c，皮带轮1通过径向凸出部6a-6c将通过皮带传动机构引入的转动运动传递至轮毂2的径向凸出部7a-7c。而在此，轮毂2的径向延伸部7a-7c在外周方向上被构造得大于皮带轮1的径向延伸部6a-6c，从而在皮带轮1与弧形弹簧5a-5c之间各产生运动余隙s。而对于专业人士而言显而易见的是，皮带轮1的径向延伸部6a-6c同样也可以被构造得较大，或者在径向延伸部6a-6c和7a-7c以及弧形弹簧5a-5c之间可以总共设置一个运动余隙s。在从该装置的图1所示的中间位置开始运动的情况下，所述运动余隙s使得首先在转动运动中，皮带轮1与弧形弹簧5a-5c不发生接触。由此，轮毂2在该余隙空间内与皮带轮1完全去耦，这引起了在图2所示的曲线图中所示的扭转刚度。在所述曲线图中，由该装置传递的扭矩关于皮带轮1与轮毂2之间的相对扭转角来示出，从该曲线图可以看出，与在第二区域II中的扭转刚度相比，在第一区域I中基于运动余隙s而获得较低的、合成的扭转刚度，第一区域I中的扭转刚度通过虚线8表示。这样的结果是，在第一区域I中实现了轮毂2和皮带轮1更好的去耦，进而实现发电机与内燃机曲轴的更好的去耦。在例如可能由于发电机处的高电流耗用产生的、在皮带轮1与轮毂2之间的非常大的相对扭转情况下，第二区域II的更高的扭转刚度起作用，由此该装置的工作区域可以保持得很小。
图3以另一曲线图示出该装置的另一可能的构造方式的扭转刚度。与图2所示的扭转刚度的区别在于，此处所示的扭转刚度并不是从中间位置开始，针对皮带轮与轮毂2之间的两个转动方向对称地构成，而是仅朝向一个转动方向具有两个区域I和II，而在另一方向上，基于皮带轮1与轮毂2之间的直接的机械接触，扭转刚度几乎是无限大的。借助于扭转刚度的这种设计，即使在起动发电机中也能够使用根据本发明的装置。在此，在其中一个方向上(在该方向上，在内燃机起动时，发生从轮毂2至皮带轮1的扭矩传递)，通过直接的机械接触直接地且不经过运动余隙地进行驱动，而在其中另一方向上，以已述方式和方法能够在内燃机运行时进行发电机的去耦。
总而言之，通过根据本发明的装置能够将发电机与内燃机曲轴更好地去耦，同时将该装置的工作区域保持得很小。
附图标记列表
1     皮带轮
2     轮毂
3     轴
4a-4c 通道
5a-5c 弧形弹簧
6a-6c 皮带轮的径向延伸部
7a-7c 轮毂的径向延伸部
8     合成的扭转刚度
s     运动余隙
I     扭转刚度的第一区域
II    扭转刚度的第二区域

Claims (6)

1.用于连接发电机和内燃机皮带传动机构的装置，所述装置包括皮带轮(1)，所述皮带轮(1)以能相对于安置在轴(3)上的轮毂(2)扭转的方式被引导，其中，设置在所述皮带轮(1)与所述轮毂(2)之间的至少一个弹簧元件将所述皮带轮(1)和所述轮毂(2)弹性地相互连接，以传递转动运动，并且在此，在所述皮带轮(1)与所述轮毂(2)之间的相对扭转相应于起作用的扭转刚度来实现，
其特征在于，
将所述至少一个弹簧元件关于所述皮带轮(1)和/或所述轮毂(2)以限定的运动余隙(s)来安置，以便允许在第一区域(Ⅰ)内通过所述运动余隙(s)以低的、起作用的扭转刚度进行所述相对扭转，而在第二区域(Ⅱ)内能够通过所述至少一个弹簧元件产生高扭转刚度，从而在低发电机负荷的情况下能够表现出低扭转刚度，而在相应高的发电机负荷的情况下能够表现出足够高的扭转刚度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，从中间位置开始，所述扭转刚度的所述第一区域(Ⅰ)和所述第二区域(Ⅱ)针对两个转动方向分别对称地设置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，从所述中间位置开始的相对扭转仅在一个转动方向上是可行的。
4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述至少一个弹簧元件以至少一个弧形弹簧(5a-5c)的方式来构造，将所述至少一个弧形弹簧(5a-5c)放置在所述皮带轮(1)与所述轮毂(2)之间的通道(4a-4c)内。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，设置在所述皮带轮(1)与所述轮毂(2)之间的所述通道(4a-4c)在径向上是分开的。
6.具有皮带传动机构的内燃机，所述皮带传动机构用于使发电机运行，所述内燃机包括根据权利要求1至5之一所述的装置。
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